Melden Sie sich kostenfrei an, um Artikel vollständig zu lesen...
News und Promotion-Beiträge sind ohne Registrierung kostenfrei zu lesen
Login

Passwort vergessen?
Registrieren
   

Passwort ist zu kurz (mind. 8 Zeichen).
Sonnenenergie: Photovoltaik & Solarthermie

0 Bewertungen

Auf das wahre Alter kommt es an

Text: Armin U. Schmiegel, Angelika Brandt; Bosch Power Tec
Ein Speicher für Solarstrom ähnelt einer Diva: Beide sind letztlich unberechenbar und altersscheu. Ob sie ihr Geld einspielen, stellt sich erst am Ende heraus. Im Vorteil ist, wer Ahnung von den Faktoren hat,
die die Alterung beschreiben.

Bis vor kurzem führten Solarstromspeicher ein Nischendasein. Doch sinkende Einspeisetarife und steigende Strompreise sowie ein großes Angebot an Lösungen unterschiedlichster Qualität haben dazu geführt, dass sie den Massenmarkt erreicht haben. Viele möchten von Strompreisersparnis und Energieautarkie profitieren. Daher ist die Anschaffung eines Speichersystems inzwischen Bestandteil bei der Planung einer Solarstromanlage. Bei dieser rasanten Entwicklung haben es Kunden und Installateure schwer, den Überblick zu behalten und die richtige Kaufentscheidung zu treffen.

Insbesondere bei der Lebensdauer der Speicher gibt es Unklarheiten aufgrund fehlender oder unvollständiger Herstellerangaben, die teuer werden können. Denn wie lange eine Lithium-Ionen-Batterie hält, hat Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Speichersystems. Vor allem drei Faktoren sind dabei zu berücksichtigen:

  • Alterungseffekte,

  • Qualität und

  • Zeitpunkt der Kaufentscheidung.

Alterungseffekte summieren sich

Der Alterungsprozess eines Speichersystems setzt sich aus zwei Faktoren zusammen: kalendarische Alterung und Zyklenalterung. Die meisten Hersteller nennen jedoch nur Letztere. Das hat zur Folge, dass die Lebensdauer zu optimistisch errechnet wird. Während die Zyklenalterung für den Kapazitätsverlust durch Be- und Entladen der Batterie steht, bezeichnet die kalendarische Alterung den Leistungsabfall aufgrund chemischer Zerfallsprozesse, die das Anoden- und Kathodenmaterial oder das Elektrolyt angreifen. Beide Alterungsprozesse müssen beim Batteriekauf berücksichtigt werden, denn sie addieren sich. Gibt der Hersteller beispielsweise für eine Batterie eine Lebensdauer von 2500 Zyklen sowie eine kalendarische Alterung ohne Benutzung von zehn Jahren an, bedeutet das, dass das Lebensende der Batterie nicht etwa nach zehn, sondern bereits nach fünf Jahren erreicht sein wird. Denn die eine Hälfte der zur Alterung verfügbaren Kapazität wird durch die kalendarische Alterung verbraucht, die andere Hälfte durch die Zyklisierung.

Bei Solarstromspeichern mit Lithium-Ionen-Batterien gilt eine Zelle als defekt, wenn sie nur noch über 70 Prozent ihrer Ursprungskapazität verfügt. In unserem Beispiel hätte der Speicher nach fünf Jahren bereits 15 Prozent Leistung durch kalendarische und weitere 15 Prozent durch Zyklenalterung verloren. Damit der Speicher also tatsächlich zehn Jahre hält, muss die kalendarische Lebensdauer 20 Jahre und die Zyklenzahl 5000 betragen. Dann erst wären die 30 Prozent Leistungsverlust nach zehn Jahren erreicht. Also lässt sich die Systemlebensdauer nur mit Informationen über beide Alterungseffekte realistisch abschätzen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Alterungsreserve einer Batterie. Angesichts steigender Strompreise liegt es auf der Hand, dass der Speicher am Ende seines Lebenszyklus am wertvollsten ist. Um die Kapazität eines Lithium-Ionen-Speichers über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, ist es sinnvoll, mit niedrigen Entladungstiefen (Depth of Discharge, DoD) zu arbeiten, denn die Zyklenzahl steigt bei Verringerung der Entladungstiefe überproportional an. Gleichzeitig erhöht sich dadurch auch die kalendarische Lebensdauer, die ebenfalls vom mittleren Ladezustand abhängt. Meist empfehlen Hersteller darum, die Batterie um 80 Prozent zu entladen. Nur wenige geben als Entladungstiefe 90 oder gar 100 Prozent an, verschweigen dabei aber, dass die Batterie durch die hohe Entladungstiefe schnell altert und rasch an Kapazität verliert.

Groß und langlebig

Derzeit teilt sich das Angebot in zwei Gruppen: teure Speichersysteme mit qualitativ hochwertigen Batterien, die eine lange Lebensdauer bieten, und billigere Systeme, mit deutlich kleinerer Batterie mit geringerer Lebensdauer. Die Argumentation für kleinere Kapazitäten liegt im vermeintlich guten Verhältnis aus Preis und Autarkiegrad – denn gerade die ersten ein bis zwei Kilowattstunden bringen die größte Steigerung an Autarkie. Zudem verspricht der günstige Anschaffungspreis einen niedrigschwelligen Einstieg. Da allerdings der Autarkiegrad bei kleinen Kapazitäten sehr stark von der verfügbaren Kapazität abhängt, ist die Wirtschaftlichkeit dieser Systeme auch besonders von Alterungseffekten betroffen. Kleine, weniger leistungsfähige Speicher sind wesentlich empfindlicher gegenüber Alterung und Fehlern, und somit sinkt ihre Kapazität besonders in den wertvollen letzten Jahren rapide.

Um den Einfluss der Alterung auf die Wirtschaftlichkeit zu quantifizieren, wurde der abgezinste Ertrag von über 40 verschiedenen Solarstromanlagen mit einer idealen, nicht alternden Batterie über zehn Jahre ermittelt. Danach wurden die Alterungseffekte berücksichtigt und die Berechnung bis zum Lebensende der Batterie durchgeführt. Dabei ist zu erkennen, dass der Ertrag sich um durchschnittlich 15 Prozent reduziert (Abbildung oben links). Auch mit einer langlebigeren, größeren Batterie sind deutliche Alterungseffekte zu erkennen, sie fallen aber niedriger aus: Im Mittel liegen die Verluste über 20 Jahre hier bei etwa fünf Prozent (Abbildung oben rechts). Vor diesem Hintergrund hat Bosch Power Tec intensive Alterungstests zusammen mit dem Institut ISEA der RWTH Aachen und dem ZSW durchgeführt. Sie zeigen, dass etwa die im Solarspeicher „BPT-S 5 Hybrid“ verwendeten Zellen eine erwartete Zyklenfestigkeit von über 6000 Zyklen besitzen. Die zu erwartende kalendarische Lebensdauer liegt bei mehr als 30 Jahren.

Egal, ob groß oder klein, lang- oder kurzlebig – mancher Hauseigentümer zögert noch, ein Speichersystem zu kaufen. Oft, weil er davon ausgeht, dass der Anschaffungspreis in den kommenden Jahren sinken wird. Doch es kann sich lohnen, die Investition so früh wie möglich zu tätigen. Etwa bei einer 5-kWp-Anlage, die Mitte 2014 komplett mit Speicher 20.000 Euro kostet. Angenommen, der Systempreis reduziert sich in den nächsten zwei Jahren auf 16.000 Euro, dann würde der Käufer 4000 Euro sparen. Doch schnell Entschlossene sparen bereits in diesen zwei Jahren etwa 2000 Euro an Stromkosten. Zudem fallen KfW-Förderung und Einspeisevergütung bei späterem Einstieg weg, was noch einmal je 3000 Euro ausmacht. Insgesamt würden sich die Kosten des aufgeschobenen Kaufs auf 8000 Euro summieren. Zieht man die gesparten 4000 Euro ab, so bleibt dem Anwender, der sein System erst nach zwei Jahren kauft, unterm Strich ein Verlust von 4000 Euro.

Bildergalerie

Firmen zu diesem Artikel

Nach oben